KR101826694B1

KR101826694B1 - 블랭킹 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR101826694B1
Application number: KR1020150183816A
Authority: KR
Inventors: 정승원; 안차균
Original assignee: 전병철; 상신브레이크주식회사
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2018-02-13
Also published as: KR20170074486A

Abstract

본 발명은 일반 블랭킹 장치에 설비를 추가로 설치하지 아니하고 상부금형 중 블랭킹 펀치의 클리어런스를 매우 작게 조절하고, 하부금형 중 가공소재와 직접 맞닿는 블랭킹부에 일정한 곡률을 부여하는 것만으로 파인 블랭킹 장치와 동등한 수준의 가공 정밀도를 가질 수 있도록 해주는 블랭킹 방법 및 그 장치를 제공하는데 주된 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 블랭킹 방법은, 파인 블랭킹 장치가 아닌 일반 블랭킹 장치를 이용하는 블랭킹 방법으로서, 상부금형의 블랭킹 펀치와 하부금형의 다이 플레이트 사이의 클리어런스(CLEARANCE)를 가공소재의 두께의 0.1 ~ 1.0%로 작게 조절하고, 상기 다이 플레이트 중 상기 가공소재와 맞닿는 블랭킹부를 0.2 ~ 0.8의 곡률반지름을 가지도록 곡면 가공한 다음 상기 가공소재를 블랭킹 가공한다.

Description

블랭킹 방법 및 그 장치{BLANKING METHOD AND APPARATUS THEREOF}

본 발명은 블랭킹 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상부금형의 클리어런스와 하부금형의 곡률을 조절하여 일반 블랭킹 장치로도 파인 블랭킹 장치와 동등한 가공 정밀도를 가질 수 있도록 해주는 블랭킹 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 블랭킹 또는 스탬핑 작업에서는 1/3 정도만 깨끗하게 전단된 전단면을 가지고, 나머지 2/3 정도는 거칠게 파단된 파단면을 갖는 부품이 생산된다. 이러한 전단/파단된 표면에 대해 허용오차나 우수한 표면처리에 대한 조건이 요구되면 그 부품은 밀링, 연삭 등의 방법으로 재가공되어야 한다. 정밀한 부품을 생산하려면 각 부품 당 적어도 2개 또는 그 이상의 부수적인 작업을 필요로 하므로 생산성 측면에서 비효율적이라 할 수 있다.

파인 블랭킹(Fine blanking) 기술이 개발되면서 위와 같은 프레스 작업의 한계성을 극복하고 우수한 품질의 제품을 제공할 수 있게 되었다. 파인 블랭킹 기술은 금형 펀치의 상대편에서 펀치와 같은 방향으로 쿠션을 받게 하여 파단면이 생기지 않도록 하는 기술로서, 한 번의 블랭킹 공정에서 제품의 전체 두께에 걸쳐 필요로 하는 고운 전단면과 양호한 제품 정밀도를 얻을 수 있는 프레스 가공 기술이며, 여기서는 더 이상의 기계 가공이 필요없는 완성 전단면을 얻을 수 있다. 이러한 파인 블랭킹 기술은 사용 목적상 정밀도가 일반 프레스 블랭킹에서 가공했을 경우 후속 공정이 많아져 경제성이 없는 제품, 예를 들면 두께 2∼15mm 정도의 제품에 많이 적용되고 있다.

따라서, 파인 블랭킹 제품은 주로 자동차의 기능 부품, 냉동기의 컴프레서 제품, 전기전자구조 제품, 일반 기계 요소 등 제품의 정밀도와 표면의 품질이 동시에 요구되는 제품들에 사용된다. 그러나, 이와 같은 파인 블랭킹 기술을 위한 파인 블랭킹 프레스는 일반 프레스에 비해 가격이 10배 이상 높은 고가의 설비이기 때문에 생산원가의 상승을 초래하는 문제점이 있고, 현재 국내에서 사용되고 있는 파인 블랭킹 프레스의 경우 모든 설비가 수입품이기 때문에 설비 고장시 상당한 시간과 노력을 기울여야 하는 등 A/S 측면에서 불리한 점이 있다.

이러한 고가의 파인 블랭킹 장치가 가지는 문제점을 해결하기 위한 기술이 대한민국 공개특허 제2005-0054662호(발명의 명칭: 파인 블랭킹 장치, 2003. 06. 10. 공개)(특허문헌 1)에 개시되어 있다. 이 파인 블랭킹 장치는 기계식 또는 유압식 일반 프레스에 별도의 다이세트 및 유압유니트를 간단하게 설치하여 파인 블랭킹 작업을 수행할 수 있도록 함으로써, 기존 파인 블랭킹 프레스에 비해 가격경쟁력을 높일 수 있으며, 이에 따라 제조원가에 있어서 큰 폭의 원가절감을 기대할 수 있고, 또한 생산제품의 치수 및 형상의 정밀도에 있어서 유압유니트를 이용한 강력한 유압을 직접 전달하여 정수압 효과를 극대화할 수 있으므로 치수 및 형상의 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

그러나, 이 파인 블랭킹 장치는 실제로 복잡한 다이세트와 유압유니트를 추가로 연결 설치하여야 하므로 기존의 일반 블랭킹 장치를 그대로 사용하는 것은 아니었다. 다시 말해, 프레스의 슬라이더에 설치되면서 상부금형과 조립되어 상부금형이 갖는 메인펀치의 작동시 소재의 비 타격부분에 대한 유압 구속력을 제공하는 상부 다이세트와, 프레스의 볼스터에 설치되면서 하부금형과 조립되어 상부금형이 갖는 메인펀치의 작동시 소재 타격부분에 대한 유압 받침력을 제공하는 하부 다이세트와, 프레스의 일측에 설치되면서 상부 다이세트와 하부 다이세트에 유압을 공급하는 유압유니트를 추가로 설치하여야 하는데, 이러한 상부 다이세트, 하부 다이세트 및 유압유니트를 설치하기 위해서는 기존의 일반 블랭킹 장치를 상당 부분 개조하여 하고, 장비의 추가 설치에 따라 높은 설비 비용이 요구되는 문제점이 있었다.

KR

10-2005-0054662

A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 보다 상세하게는 일반 블랭킹 장치에 설비를 추가로 설치하지 아니하고 상부금형 중 블랭킹 펀치의 클리어런스를 매우 작게 조절하고, 하부금형 중 가공소재와 직접 맞닿는 블랭킹부에 일정한 곡률을 부여하는 것만으로 파인 블랭킹 장치와 동등한 수준의 가공 정밀도를 가질 수 있도록 해주는 블랭킹 방법 및 그 장치를 제공하는데 주된 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 블랭킹 방법은, 파인 블랭킹 장치가 아닌 일반 블랭킹 장치를 이용하는 블랭킹 방법으로서, 상부금형의 블랭킹 펀치와 하부금형의 다이 플레이트 사이의 클리어런스(CLEARANCE)를 가공소재의 두께의 0.1 ~ 1.0%로 작게 조절하고, 상기 다이 플레이트 중 상기 가공소재와 맞닿는 블랭킹부를 0.2 ~ 0.8의 곡률반지름을 가지도록 곡면 가공한 다음 상기 가공소재를 블랭킹 가공한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 또 다른 블랭킹 방법은, 파인 블랭킹 장치가 아닌 일반 블랭킹 장치를 이용하는 블랭킹 방법으로서, 블랭킹 펀치는 1차 블랭킹 펀치와 2차 블랭킹 펀치가 차례로 블랭킹 공정을 수행하도록 구성되고; 상기 1차 블랭킹 펀치와 하부금형의 다이 플레이트 사이의 클리어런스는 가공소재의 두께의 0.1 ~ 0.6%로 조절하고, 상기 2차 블랭킹 펀치와 하부금형의 다이 플레이트 사이의 클리어런스는 상기 1차 블랭킹 펀치의 클리어런스보다 큰 값을 가지도록 하면서 가공소재의 두께의 0.5 ~ 1.0%로 조절하며; 상기 1차 블랭킹 펀치를 사용할 때 상기 다이 플레이트 중 상기 가공소재와 맞닿는 1차 블랭킹부는 0.4 ~ 0.8의 곡률반지름을 가지도록 곡면 가공하고, 상기 2차 블랭킹 펀치를 사용할 때 상기 다이 플레이트 중 상기 가공소재와 맞닿는 2차 블랭킹부는 상기 1차 블랭킹부보다 작은 곡률반지름을 가지도록 하면서 0.2 ~ 0.5의 곡률 반지름을 가지도록 곡면 가공하며; 상기 1차 블랭킹 펀치를 사용하여 상기 가공소재의 두께의 일부를 전단한 다음, 상기 2차 블랭킹 펀치를 사용하여 상기 가공소재의 두께의 나머지 부분을 최종 전단한다.

이 때, 상기 1차 블랭킹 펀치를 사용하여 상기 가공소재의 두께의 90% 이상을 전단할 수 있다.

한편, 상기 1차 블랭킹 펀치를 사용할 때 상기 다이 플레이트 상에는 상기 가공소재의 하면을 탄성적으로 받쳐주는 패드가 장착될 수 있으며, 이를 위해 상기 패드는 가스 스프링 상에 장착될 수 있다.

한편, 상기 1차 블랭킹 펀치와 2차 블랭킹 펀치는 상부금형에 일정 간격을 두고 설치되고, 상기 가공소재가 상기 다이 플레이트 상에 상기 일정 간격만큼 이동하도록 설치되어 상기 1차 블랭킹과 2차 블랭킹 공정을 동시에 수행할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 블랭킹 장치는, 파인 블랭킹 장치가 아닌 일반 블랭킹 장치로서, 상부금형의 블랭킹 펀치와 하부금형의 다이 플레이트 사이의 클리어런스를 가공소재의 두께의 0.1 ~ 1.0%로 작게 조절하고, 상기 다이 플레이트 중 상기 가공소재와 맞닿는 블랭킹부를 0.2 ~ 0.8의 곡률반지름을 가지도록 곡면 가공한 다음 상기 가공소재를 블랭킹 가공하도록 구성된다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 또 다른 블랭킹 장치는, 파인 블랭킹 장치가 아닌 일반 블랭킹 장치로서, 블랭킹 펀치는 1차 블랭킹 펀치와 2차 블랭킹 펀치가 차례로 블랭킹 공정을 수행하도록 구성되고; 상기 1차 블랭킹 펀치와 하부금형의 다이 플레이트 사이의 클리어런스는 가공소재의 두께의 0.1 ~ 0.6%로 조절되고, 상기 2차 블랭킹 펀치와 하부금형의 다이 플레이트 사이의 클리어런스는 상기 1차 블랭킹 펀치의 클리어런스보다 큰 값을 가지도록 하면서 가공소재의 두께의 0.5 ~ 1.0%로 조절되며; 상기 1차 블랭킹 펀치를 사용할 때 상기 다이 플레이트 중 상기 가공소재와 맞닿는 1차 블랭킹부는 0.4 ~ 0.8의 곡률반지름을 가지도록 곡면 가공되고, 상기 2차 블랭킹 펀치를 사용할 때 상기 다이 플레이트 중 상기 가공소재와 맞닿는 2차 블랭킹부는 상기 1차 블랭킹부보다 작은 곡률반지름을 가지도록 하면서 0.2 ~ 0.5의 곡률 반지름을 가지도록 곡면 가공되며; 상기 1차 블랭킹 펀치를 사용하여 상기 가공소재의 두께의 일부를 전단한 다음, 상기 2차 블랭킹 펀치를 사용하여 상기 가공소재의 두께의 나머지 부분을 최종 전단하도록 구성된다.

한편, 상기 1차 블랭킹 펀치를 사용할 때 상기 다이 플레이트 상에는 상기 가공소재의 하면을 탄성적으로 받쳐주는 패드가 장착되고, 이를 위해 상기 패드는 가스 스프링 상에 장착될 수 있다.

한편, 상기 1차 블랭킹과 2차 블랭킹 공정이 동시에 수행되도록 하기 위해 상기 1차 블랭킹 펀치와 2차 블랭킹 펀치는 상부금형에 일정 간격을 두고 설치되고, 상기 가공소재가 상기 다이 플레이트 상에 상기 일정 간격만큼 이동하도록 설치될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 블랭킹 방법 및 그 장치에 따르면, 별도의 설비를 추가하지 아니하고 상부금형 및 하부금형의 치수 및 형상만을 변경함으로써 일반 블랭킹의 가공 정밀도를 파인 블랭킹 수준으로 향상시켜 준다. 그 결과, 고가의 파인 블랭킹 장치를 사용하지 아니하고도 표면조도 및 평탄도가 우수한 부품을 생산할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 일반 블랭킹 작업임에도 후속하여 밀링, 연삭 등의 방법으로 재가공할 필요가 없기 때문에 공정을 대폭 단축시킬 수 있어 생산비용을 크게 절감할 수 있다.

또한, 가공소재의 하면을 가스 스프링에 장착된 패드를 이용하여 탄성 지지함으로써 블랭킹 공정에서 발생하는 가공소재의 변형을 최대한 방지하여 부품의 평탄도를 향상시켜 준다.

또한, 1차 블랭킹 공정과 2차 블랭킹 공정을 동시에 수행할 수 있도록 구성함으로써 제품 생산속도를 크게 향상시켜 준다.

도 1은 종래의 일반 블랭킹 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 블랭킹 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 블랭킹 장치의 작동 과정을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따라 1차 블랭킹, 2차 블랭킹 된 가공소재를 촬영한 사진.
도 5는 종래의 블랭킹 소재와 본 발명에 따른 블랭킹 소재의 절단면을 비교한 도면.

이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 블랭킹 방법 및 그 장치에 대해 보다 상세히 설명한다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 참고로, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 블랭킹 장치는 고가의 파인 블랭킹 장치를 사용하지 아니하고도, 파인 블랭킹이 가지는 우수한 가공 정밀도를 달성할 수 있도록 해준다. 즉, 본 발명의 가장 기본적인 특징은 파인 블랭킹 장치가 아닌 일반 블랭킹 장치를 사용한다는 것이다.

파인 블랭킹 장치는 일반 블랭킹 장치가 전단력(Shearing Force) 1개의 힘만이 작용하는데 반해, 전단력(Shearing Force), 브이링력(V-ring Force), 카운터력(Counter Force) 3개의 힘이 동시에 작용하도록 함으로써 전단면이 100% 깨끗한 면으로 나오도록 가공할 수 있다. 따라서, 파인 블랭킹 장치가 아닌 일반 블랭킹 장치라 함은, 브이링력 및 카운터력을 사용하지 않고 전단력만을 가지고 블랭킹을 수행하는 것이라고 정의할 수 있다. 본 발명은 이와 같이 전단력만을 사용하는 일반 블랭킹 장치에서 상,하부금형의 치수 및 형상만을 변경하는 것만으로 파인 블랭킹이 가지는 우수한 가공 정밀도를 달성할 수 있도록 한 것이다.

본 발명에서 상,하부금형의 치수 및 형상을 어떻게 변경하였지에 대한 이해를 돕기 위하여 종래의 일반적인 블랭킹 장치에서 사용된 상,하부금형의 치수 및 형상에 대하여 도 1을 참조로 간단히 설명한다.

도 1에는 가공소재(100)에 대한 블랭킹 공정을 통해 브레이크 라이너에 들어가는 웨이브 부품(110)을 생산하는 과정이 도시되어 있다. 이를 위해 일반 블랭킹 장치는 상부금형(미도시)에 블랭킹 펀치(300)가 장착되고, 하부금형을 구성하는 다이 플레이트(200) 상에 가공소재(100)가 놓여지면, 상기 블랭킹 펀치(300)가 아래로 이동하면서 가공소재(100)에 전단력을 가하여 절단하도록 구성된다. 절단된 가공부품은 다이 플레이트(200), 블랭킹 플레이트(210), 하부 홀더(220)에 형성된 배출구(230)를 따라 블랭킹 장치 외부로 배출된다.

통상적으로 블랭킹 장치는 블랭킹 펀치(300)와 다이 플레이트(200) 사이에 일정한 클리어런스(Clearance)가 주어진다. 이 클리어런스는 날의 마모, 윤활의 유무, 판두께의 공차, 가공경화율 등과 함께 블랭킹 제품의 가공 품질을 결정하는 중요한 제어인자가 된다. 블랭킹 가공은 가공 후에 절단된 판재가 제품이기 때문에 다이 플레이트의 구멍을 제품의 치수대로 제작하고 펀치를 클리어런스만큼 작게 만든다.

클리어런스가 너무 과소하거나 과대하게 되면 전단면에 처짐(roll-over), 버(burr), 캠버(camber)와 같은 가공결함이 많이 발생하게 되므로, 가동 정밀도를 높이기 위해서는 상기 클리어런스를 적정한 범위로 제어하는 것이 중요하다. 적정한 클리어런스는 재료의 종류, 경질, 연질 및 두께 등에 따라 달라지는데, 일반 탄소강의 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 가공소재의 두께의 7 ~ 10% 정도의 클리어런스가 주어진다.

한편, 다이 플레이트(200)에는 제품의 형상대로 만들어진 구멍이 형성되는데, 블랭킹 펀치가 아래로 하강할 때, 상기 다이 플레이트(200)에 형성된 제품 형상의 구멍의 외곽 모서리부가 칼날 같은 역할을 하면서 가공소재(100)를 절단하게 된다. 다이 플레이트(200)의 칼날 모서리부를 블랭킹부(205)라고 지칭하는데, 이 블랭킹부(205)는 통상적으로 직각(R=0)을 이루도록 가공된다. 블랭킹부(205)가 직각을 이루면 날카로운 칼날과 같은 역할을 하여 블랭킹 공정이 더 잘 수행될 수 있도록 해준다.

이상에서 설명한 바를 정리하면, 종래의 일반 블랭킹 공정에서는 다이 플레이트와 블랭킹 펀치 사이의 클리어런스를 가공소재의 두께의 7 ~ 10% 정도가 되도록 하였고, 다이 플레이트(200)의 블랭킹부(205)는 곡면가공 없이 직각을 이루도록 가공되었다. 일반 블랭킹 공정에서는 두께의 30% 이상만 전단이 되면 나머지 두께 부분은 파단이 일어나게 된다. 그 결과, 도 5의 (a)에서 보는 바와 같이 1/3 정도만 깨끗하게 전단된 전단면을 가지고, 나머지 2/3 정도는 거칠게 파단된 파단면을 갖는 부품이 생산되었다. 이 부품은 표면 정밀도를 높이기 위해 밀링, 연삭 등의 방법으로 재가공되어야 했으며, 이것이 생산성을 저하시키는 주요 원인이 되었음은 이미 상기한 바와 같다.

본 발명에 따른 블랭킹 방법 및 그 장치는 상기한 2가지 제어인자, 즉 블랭킹 펀치의 클리어런스와 다이 플레이트(200)의 블랭킹부(205)의 형상만을 변경함으로써, 가공소재의 두께 전체에 걸쳐 깨끗하게 전단된 전단면을 가지도록 해준 것이다.

도 2는 이러한 본 발명에 따른 블랭킹 장치의 구성을 나타낸다.

본 발명의 블랭킹 장치는 파인 블랭킹 장치가 아닌 일반 블랭킹 장치로서, 상부금형(미도시)의 블랭킹 펀치(30,31)와 하부금형의 다이 플레이트(20) 사이의 클리어런스(CLEARANCE)를 가공소재(10)의 두께의 0.1 ~ 1.0%로 작게 조절하고, 상기 다이 플레이트(20) 중 가공소재(10)와 맞닿는 블랭킹부(23,24)를 0.2 ~ 0.8의 곡률반지름(R)을 가지도록 곡면 가공한 다음 상기 가공소재를 블랭킹 가공하도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 통상적으로 클리어런스를 가공소재(10)의 두께의 0.1 ~ 1.0%로 작게 조절한다. 앞서 설명한 바와 같이, 일반 탄소강에 대해 종래에는 7 ~ 10%이 클리어런스를 주었다. 이 범위를 벗어나면 절단면에 처짐, 버, 캠버와 같은 가공결함이 많이 발생한다고 생각했기 때문이다. 그러나, 본 발명에서는 이러한 종래의 선입견을 과감히 탈피하여 클리어런스를 0.1 ~1.0%로 매우 작게 조절한 것이다.

이와 함께, 본 발명에서는 상기 다이 플레이트(20) 중 가공소재(10)와 맞닿아 칼날 역할을 하는 블랭킹부(23,24)를 0.2 ~ 0.8의 곡률반지름을 가지도록 곡면 가공을 한다.

본 발명자는 여러 번의 실험을 통해 블랭킹 펀치와 다이 플레이트 사이의 클리어런스를 종래와 같은 범위로 크게 조절한 경우에는 블랭킹부에 곡면 가공을 하거나 하지 않거나 관계없이 파단면 및 가공결함 등이 많이 발생하였고, 클리어런스를 작게 조절하더라도 블랭킹부에 곡면 가공을 하지 아니하면 마찬가지로 블랭킹된 제품의 절단면에 파단면 및 가공결함 등이 많이 발생한다는 것을 발견하였다. 따라서, 작은 범위의 클리어런스와 곡면 가공된 블랭킹부의 조합에 의해서만이 블랭킹된 제품이 깨끗한 전단면을 얻을 수 있음을 확인하였다.

작은 크기의 클리어런스와 곡면 가공된 블랭킹부의 조합에 의해 모든 두께에 걸쳐 깨끗한 전단면을 얻을 수 있는 원리를 수학적으로 완전히 증명하기는 어려우나, 상기 2개의 제어인자의 변경으로 인해, 블랭킹 공정이 인발이나 인출의 공정과 유사한 원리로 진행되기 때문이라고 생각된다. 다시 말해, 곡면 가공된 다이 플레이트(20)의 블랭킹부(23,24)는 마치 날이 무딘 칼날을 사용하는 것과 같은 원리로서, 제품을 강하게 절단 가공하지 아니하고 날이 무딘 면으로 문질러 내듯이 절단하게 된다.

이 때, 클리어런스를 작게 하면, 블랭킹 펀치(30,31)와 다이 플레이트(20)의 블랭킹부(23,24)와의 틈새가 매우 좁아지기 때문에 가공소재가 블랭킹부(23.24)의 곡면 가공된 부분과 더 많이 접촉되도록 해주므로 무딘 칼날을 사용한 절단이 주요 가공 방법이 되도록 해주는 것이다.

일반 블랭킹 공정은 잘 알려진 바와 같이, 블랭킹 펀치의 강한 하강력으로 인해 압축 초기에 가공소재에 높은 압축응력이나 굽힘응력이 걸리게 되고, 절단 가공된 면에 크랙이 발생하게 된다. 블랭킹 펀치가 더욱 하강하게 되면 크랙이 점점 크게 전파되어 종국에는 크랙에 의한 파단이 발생하게 된다. 그 결과, 블랭킹 공정에서는 통상적으로 1/3의 깨끗하게 전단된 전단면과 2/3의 거칠게 파단된 파단면이 만들어진다는 것은 이미 상기한 바와 같다.

그러나, 본 발명에 따르면, 곡면 가공된 블랭킹부가 무딘 칼날과 같이 문질러 내듯이 절단하게 되므로 절단된 소재 표면에 크랙의 발생이 현저히 감소되고, 따라서, 인발이나 인출 가공에서 같이 소재가 거의 가공이 완료될 때까지 크랙의 전파에 따른 파단면이 발생되지 아니한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 가공소재의 두께의 90% 이상이 될 때까지도 파단면이 발생되지 않고 깨끗하게 전단된 전단면만이 만들어지게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서 블랭킹 펀치(30,31)와 다이 플레이트(20) 사이의 클리어런스를 0.1 ~1.0%로 매우 작게 조절함과 동시에 다이 플레이트(20)의 블랭킹부(23,24)를 0.2 ~ 0.8의 곡률반지름을 가지도록 곡면 가공하는 것이 바람직하다.

클리어런스가 0.1% 미만이 되면 가공 오차가 너무 커져서 정확한 치수의 블랭킹 제품을 만들지 못하고, 클리어런스가 1.0%를 초과하면 곡면 가공된 블랭킹부(23,24)에 의한 소재의 전단가공이 충분히 일어나지 못해 크랙에 의한 파단면이 발생하게 된다. 다이 플레이트(20)의 블랭킹부(23,24)의 곡률반지름이 0.2 미만이면 직각에 가까워져 날카로운 칼날에 의한 전단력이 가해지므로 블랭킹 초기에 소재의 절단 표면에 크랙이 다수 발생하여 파단면이 만들어지며, 블랭킹부(23,24)의 곡률반지름이 0.8을 초과하면 칼날 부위가 너무 무디어져서 절단 가공 자체가 어려워져 표면에 결함이 더욱 많이 발생하게 된다.

도 2는 상술한 본 발명의 기술사상을 구현한 바람직한 일 실시예로서, 2개의 블랭킹 펀치를 사용한 블랭킹 장치가 도시되어 있다.

본 실시예의 블랭킹 장치는 파인 블랭킹 장치가 아닌 일반 블랭킹 장치로서, 블랭킹 펀치는 1차 블랭킹 펀치(30)와 2차 블랭킹 펀치(31)가 블랭킹 공정을 차례로 수행하도록 구성된다. 상기 1차 블랭킹 펀치(30)와 하부금형의 다이 플레이트(20) 사이의 클리어런스(C1)는 가공소재(10)의 두께의 0.1 ~ 0.6%로 조절되고, 상기 2차 블랭킹 펀치(31)와 하부금형의 다이 플레이트(20) 사이의 클리어런스(C2)는 1차 블랭킹 펀치(30)의 클리어런스(C1)보다 큰 값을 가지도록 하면서 가공소재(10)의 두께의 0.5 ~ 1.0%로 조절된다.

상기 1차 블랭킹 펀치(30)의 클리어런스가 0.1% 미만이 되면 가공 오차가 너무 커져서 정확한 치수의 블랭킹 제품을 만들지 못하고, 클리어런스가 0.6%를 초과하면 크랙에 의한 판단면이 발생될 가능성이 있을 뿐만 아니라, 후속하는 2차 블랭킹 펀치(31)와의 클리어런스 차이가 크지 않아 2차 블랭킹 작업이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.

상기 2차 블랭킹 펀치(31)의 클리어런스가 0.5% 미만인 경우에도 1차 블랭킹 펀치(31)와의 클리어런스 차이가 크지 않아 2차 블랭킹 작업이 원활하게 이루어 지지 않을 수 있으며, 클리어런스가 1.0%를 초과하면 곡면 가공된 블랭킹부(23,24)에 의한 소재의 전단가공이 충분히 일어나지 못해 크랙에 의한 파단면이 발생하게 된다.

한편, 상기 2차 블랭킹 펀치(31)의 클리어런스가 1차 블랭킹 펀치(30)의 클리어런스보다 더 큰 값을 가지도록 한 것은 2차 블랭킹 펀치(31)가 1차 블랭킹 펀치(30)에 의해 절단된 가공소재(10)의 공간 내에 원활하게 진입할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 상기 1차 블랭킹 펀치(30)를 사용할 때 다이 플레이트(20) 중 가공소재와 맞닿는 1차 블랭킹부(23)는 0.4 ~ 0.8의 곡률반지름(R1)을 가지도록 곡면 가공되고, 상기 2차 블랭킹 펀치(24)를 사용할 때 다이 플레이트(20) 중 가공소재(10)와 맞닿는 2차 블랭킹부(24)는 1차 블랭킹부(23)보다 작은 곡률반지름(R2)을 가지도록 하면서 0.2 ~ 0.5의 곡률 반지름을 가지도록 곡면 가공된다.

상기 1차 블랭킹부(23)의 곡률반지름이 0.4 미만이면 블랭킹 초기에 소재의 절단 표면에 크랙이 발생할 가능성이 있으며, 1차 블랭킹부(23)의 곡률반지름이 0.8을 초과하면 칼날 부위가 너무 무디어져서 절단 가공 자체가 어려워져 표면에 결함이 더욱 많이 발생하게 된다.

상기 2차 블랭킹부(24)의 곡률반지름이 0.2 미만이면 직각에 가까워져 날카로운 칼날에 의한 전단력이 가해지므로 블랭킹 초기에 소재의 절단 표면에 크랙이 다수 발생하여 파단면이 만들어지며, 2차 블랭킹부(24)의 곡률반지름이 0.5를 초과하면 칼날 부위가 무디어져서 블랭킹 초기의 깨끗한 전단면 생성 효과가 저감될 수 있다.

한편, 2차 블랭킹부(24)의 곡률반지름이 1차 블랭킹부(23)의 곡률반지름보다 더 작은 값을 가지도록 한 것은 2차 블랭킹은 1차 블랭킹 후에 남은 10% 미만의 부분만을 전단하는 것이므로 2차 블랭킹부(24)의 곡률반지름을 더 작게 함으로써, 다시 말해 2차 블랭킹부(24)가 더 직각에 가까워지도록 함으로써 일반 블랭킹 초기에 기대되던 깨끗한 전단면 생성 효과를 얻을 수 있기 때문이다.

마지막으로, 상기 1차 블랭킹 펀치(30)를 사용하여 가공소재(10)의 두께의 일부를 전단한 다음, 상기 2차 블랭킹 펀치(31)를 사용하여 가공소재(10)의 두께의 나머지 부분을 최종 전단하도록 구성된다. 바람직하게는, 상기 1차 블랭킹 펀치(30)를 사용하여 전단하는 두께(T1)는 상기 가공소재의 전체 두께의 90% 이상이 되도록 한다. 왜냐하면, 깨끗하게 전단된 전단면을 90% 이상 확보할 수 있게 되면 대체로 후속 재가공 공정이 불필요하기 때문이다.

이와 같이 본 실시예에서 1차 블랭킹 펀치(30) 및 이와 일정한 간격으로 인접하게 설치된 2차 블랭킹 펀치(31)를 사용하여 2단계 블랭킹 가공을 하는 것은 다음과 같은 기술적 목적을 달성하기 위함이다.

첫째, 1차 블랭킹 단계에서 90% 이상의 깨끗한 전단면을 확보할 수 있으나, 1차 블랭킹에서 완전히 절단하게 되면 블랭킹 공정의 한계로 인해 나머지 10% 미만 부분에 파단면이 발생할 수 있다. 본 실시예에서는 이 10% 미만 부분을 새로이 블랭킹하게 되면, 일반 블랭킹 장치에 의해서도 초기 1/3 두께는 깨끗한 전단면이 얻어지는 것과 마찬가지로 마지막 10% 미만의 부분도 깨끗한 전단면으로 블랭킹된다. 그 결과, 본 실시예의 2단계 블랭킹 가공에 의하면 최종 블랭킹 제품의 두께 전체에 걸쳐 깨끗한 전단면을 얻을 수 있다.

둘째, 1차 블랭킹 펀치(30)와 2차 블랭킹 펀치(31)를 하나의 상부금형에 설치하게 되면, 상부금형의 한번의 하강 스트로크 만으로도 1, 2차 블랭킹 공정을 동시에 수행할 수 있다. 따라서, 상기 가공소재가 다이 플레이트(20) 상에 1차 블랭킹 펀치(30)와 2차 블랭킹 펀치(31)의 간격만큼 이동하도록 설정되면, 비록 2개의 블랭킹 펀치(30,31)를 사용하더라도 상부금형의 한번의 하강 스트로크 만으로 블랭킹 공정을 완료할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따르면, 상기 1차 블랭킹 펀치(30)를 사용할 때 다이 플레이트(20) 상에는 상기 가공소재(10)의 하면을 탄성적으로 받쳐주는 패드(25)가 장착된다. 상기 패드(25)는 1차 블랭킹 펀치(30)의 강한 하강력이 가해질 때 가공소재(10)를 1차 블랭킹 펀치(30)의 반대편에서 균일하게 받쳐주면서 하강하기 때문에 가공소재(10)에 높은 압축응력이나 굽힘응력이 불균일하게 가해지거나 응력 집중이 발생하는 것을 어느 정도 감소시켜 준다. 그 결과, 제품의 평탄도를 더욱 향상시킬 수 있다.

이 때, 상기 패드(25)를 일반 코일 스프링에 장착하게 되면, 시간이 경과함에 따라 코일의 탄성계수가 작아져서 평탄도를 높여주는 효과를 반감시키는 바, 이러한 점을 고려하여 상기 패드(25)는 코일 스프링보다 탄성 유지력이나 내구성이 우수한 가스 스프링(26)를 사용하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명에 따른 블랭킹 장치의 작동 과정을 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명에 따라 1차 블랭킹, 2차 블랭킹 된 가공소재를 촬영한 것이며, 도 5는 종래의 블랭킹 소재와 본 발명에 따른 블랭킹 소재의 절단면을 비교한 것이다.

본 발명에 따른 블랭킹 장치는 먼저 1차 블랭킹 펀치(30)를 하강시켜 가공소재(10)를 1단계 블랭킹 공정을 수행한다. 이 때, 상기 1차 블랭킹 펀치(30)와 하부금형의 다이 플레이트(20) 사이의 클리어런스(C1)는 가공소재(10)의 두께의 0.1 ~ 0.6%로 조절되고, 상기 1차 블랭킹부(23)는 0.4 ~ 0.8의 곡률반지름(R1)을 가지도록 곡면 가공된 상태에서 블랭킹 작업을 진행한다. 그 결과, 가공소재(10)의 전체 두께의 90% 이상이 깨끗하게 전단된 전단면으로 블랭킹된다. 도 4에서 상기 1단계 블랭킹 공정에 의해 가공소재(10)의 전체 두께의 90% 이상이 절단된 반가공 블랭킹제품(11)을 확인할 수 있다.

1차 블랭킹 공정이 완료되면, 가공소재(10)를 일정 간격만큼 이동시킨 다음, 2차 블랭킹 펀치(30)를 하강시켜 2단계 블랭킹 공정을 수행한다. 이 때, 상기 2차 블랭킹 펀치(31)와 하부금형의 다이 플레이트(20) 사이의 클리어런스(C2)는 가공소재(10)의 두께의 0.5 ~ 1.0%로 조절되고, 상기 1차 블랭킹부(23)는 0.2 ~ 0.5의 곡률반지름(R2)을 가지도록 곡면 가공된 상태에서 블랭킹 작업을 진행한다. 이에 의해 가공소재(10)의 나머지 10% 미만의 두께 부분도 완전히 깨끗한 전단면으로 블랭킹된다. 도 4에서 상기 2단계 블랭킹 공정에 의해 완전히 블랭킹된 제품이 배출되고 남은 구멍(12)을 확인할 수 있다.

도 5에서 보는 바와 같이, 통상의 블랭킹 공정을 통해 제조된 제품(A)은 전단면과 파단면이 공존하는데 반해, 본 발명에 따른 블랭킹 공정을 통해 제조된 제품(B)는 모든 두께에 걸쳐 깨끗하게 전단된 전단면만이 존재하게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 가공소재 11: 1차 블랭킹 소재
12: 2차 블랭킹 소재 20: 다이 플레이트
21: 블랭킹 플레이트 22: 하부 홀더
23: 1차 블랭킹부 24: 2차 블랭킹부
25: 패드 26: 가스 스프링
27: 배출구 30: 1차 블랭킹 펀치
31: 2차 블랭킹 펀치

Claims

삭제
파인 블랭킹 장치가 아닌 일반 블랭킹 장치를 이용하는 블랭킹 방법으로서,
블랭킹 펀치는 1차 블랭킹 펀치와 2차 블랭킹 펀치가 차례로 블랭킹 공정을 수행하도록 구성되고;
상기 1차 블랭킹 펀치와 하부금형의 다이 플레이트 사이의 클리어런스는 가공소재의 두께의 0.1 ~ 0.6%로 조절하고, 상기 2차 블랭킹 펀치와 하부금형의 다이 플레이트 사이의 클리어런스는 상기 1차 블랭킹 펀치의 클리어런스보다 큰 값을 가지도록 하면서 가공소재의 두께의 0.5 ~ 1.0%로 조절하며;
상기 1차 블랭킹 펀치를 사용할 때 상기 다이 플레이트 중 상기 가공소재와 맞닿는 1차 블랭킹부는 0.4 ~ 0.8의 곡률반지름을 가지도록 곡면 가공하고, 상기 2차 블랭킹 펀치를 사용할 때 상기 다이 플레이트 중 상기 가공소재와 맞닿는 2차 블랭킹부는 상기 1차 블랭킹부보다 작은 곡률반지름을 가지도록 하면서 0.2 ~ 0.5의 곡률 반지름을 가지도록 곡면 가공하며;
상기 1차 블랭킹 펀치를 사용하여 상기 가공소재의 두께의 일부를 전단한 다음, 상기 2차 블랭킹 펀치를 사용하여 상기 가공소재의 두께의 나머지 부분을 최종 전단하는 것을 특징으로 하는 블랭킹 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 1차 블랭킹 펀치를 사용하여 상기 가공소재의 두께의 90% 이상을 전단하는 것을 특징으로 하는 블랭킹 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 1차 블랭킹 펀치를 사용할 때 상기 다이 플레이트 상에는 상기 가공소재의 하면을 탄성적으로 받쳐주는 패드가 장착되는 것을 특징으로 하는 블랭킹 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 패드는 가스 스프링 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 블랭킹 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 1차 블랭킹 펀치와 2차 블랭킹 펀치는 상부금형에 일정 간격을 두고 설치되고, 상기 가공소재가 상기 다이 플레이트 상에 상기 일정 간격만큼 이동하도록 설치되어 상기 1차 블랭킹과 2차 블랭킹 공정을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 블랭킹 방법.
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파인 블랭킹 장치가 아닌 일반 블랭킹 장치로서,
블랭킹 펀치는 1차 블랭킹 펀치와 2차 블랭킹 펀치가 차례로 블랭킹 공정을 수행하도록 구성되고;
상기 1차 블랭킹 펀치와 하부금형의 다이 플레이트 사이의 클리어런스는 가공소재의 두께의 0.1 ~ 0.6%로 조절되고, 상기 2차 블랭킹 펀치와 하부금형의 다이 플레이트 사이의 클리어런스는 상기 1차 블랭킹 펀치의 클리어런스보다 큰 값을 가지도록 하면서 가공소재의 두께의 0.5 ~ 1.0%로 조절되며;
상기 1차 블랭킹 펀치를 사용할 때 상기 다이 플레이트 중 상기 가공소재와 맞닿는 1차 블랭킹부는 0.4 ~ 0.8의 곡률반지름을 가지도록 곡면 가공되고, 상기 2차 블랭킹 펀치를 사용할 때 상기 다이 플레이트 중 상기 가공소재와 맞닿는 2차 블랭킹부는 상기 1차 블랭킹부보다 작은 곡률반지름을 가지도록 하면서 0.2 ~ 0.5의 곡률 반지름을 가지도록 곡면 가공되며;
상기 1차 블랭킹 펀치를 사용하여 상기 가공소재의 두께의 일부를 전단한 다음, 상기 2차 블랭킹 펀치를 사용하여 상기 가공소재의 두께의 나머지 부분을 최종 전단하도록 구성된 블랭킹 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 1차 블랭킹 펀치를 사용하여 상기 가공소재의 두께의 90% 이상을 전단하는 것을 특징으로 하는 블랭킹 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 1차 블랭킹 펀치를 사용할 때 상기 다이 플레이트 상에는 상기 가공소재의 하면을 탄성적으로 받쳐주는 패드가 장착되는 것을 특징으로 하는 블랭킹 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 패드는 가스 스프링 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 블랭킹 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 1차 블랭킹과 2차 블랭킹 공정이 동시에 수행되도록 하기 위해 상기 1차 블랭킹 펀치와 2차 블랭킹 펀치는 상부금형에 일정 간격을 두고 설치되고, 상기 가공소재가 상기 다이 플레이트 상에 상기 일정 간격만큼 이동하도록 설치된 것을 특징으로 하는 블랭킹 장치.